仿古建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例與分析
在園林設(shè)計(jì)或者古城區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，仿古建筑作為一個(gè)特殊的設(shè)計(jì)類型，已經(jīng)采用混凝土框架結(jié)構(gòu)，在從木結(jié)構(gòu)向混凝土結(jié)構(gòu)過(guò)度的設(shè)計(jì)方案中，需要根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算和設(shè)計(jì)，本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)仿古建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行分析，并對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行扼要介紹。
一、仿古建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
中國(guó)古代建筑主要以木結(jié)構(gòu)為主，平面布局講究中正含蓄，層次豐富，布局靈活多變，對(duì)稱均衡。因此其承重結(jié)構(gòu)與維護(hù)結(jié)構(gòu)屬于分工明確又互有承托的結(jié)構(gòu)體系。比如說(shuō)在中國(guó)古代建筑中獨(dú)創(chuàng)的斗拱結(jié)構(gòu)形式，充分運(yùn)用了結(jié)構(gòu)突出和色彩裝飾的手段，使得建筑物不僅造型莊重，更顯得華麗非凡。在近代仿古建筑中，也采用了相應(yīng)的仿古建筑形式，繼承了中國(guó)古代建筑的結(jié)構(gòu)特色，同時(shí)又采納了新型建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在仿古建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中實(shí)現(xiàn)了模數(shù)制和構(gòu)件的定型化，對(duì)仿古建筑的整體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到細(xì)部局部的設(shè)計(jì)形式，甚至是細(xì)部尺度和造型做法都有非常詳細(xì)的規(guī)定。中國(guó)古代建筑結(jié)構(gòu)方式中的疊梁式、穿斗式、井干式的主要結(jié)構(gòu)方式得到了改良應(yīng)用，而且其硬山頂、懸山頂、廡殿頂、歇山頂、攢尖頂和復(fù)合頂?shù)任蓓斝褪揭脖桓鼜V泛的應(yīng)用于中式別墅和中式風(fēng)格建筑群天際線的規(guī)劃應(yīng)用中。
二、仿古建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求
出于防腐及防震的建筑要求，目前階段的仿古建筑已經(jīng)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)代替原來(lái)的木結(jié)構(gòu)。采用鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)的仿古建筑，屬于內(nèi)洋外中，外部要達(dá)到油漆彩繪之后與木構(gòu)架相同的外觀效果，但是內(nèi)部要遵循混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相應(yīng)規(guī)范要求，同時(shí)要兼顧結(jié)構(gòu)抗震要求。因此，仿古建筑與普通的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比，有顯著的特殊結(jié)構(gòu)要求。
1、嚴(yán)格按照古建筑結(jié)構(gòu)體系模數(shù)要求和構(gòu)件來(lái)定型化仿古建筑結(jié)構(gòu)體系。仿古建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，各個(gè)受力構(gòu)件的規(guī)格必須要滿足古典建筑的模數(shù)要求，仿古建筑的結(jié)構(gòu)體系和傳力體系的構(gòu)成首先必須滿足古代建筑結(jié)構(gòu)傳力體系的要求，而各個(gè)各構(gòu)件的尺度和形體應(yīng)當(dāng)完全仿照古代木結(jié)構(gòu)中柱、梁、枋、檁的相應(yīng)做法來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2、采用多種結(jié)構(gòu)組合處理方法滿足特殊型式屋面造型要求。由于仿古建筑的屋面變化顯著，其造型要求特點(diǎn)突出難度高，因此結(jié)構(gòu)構(gòu)架體系可以使用步架和舉架的處理方法。這樣就能使屋面坡度形成趨上陡峻，趨下平緩的順滑優(yōu)美曲線，充分體現(xiàn)古代建筑各種屋頂型式造型要求。
3、部分古建筑中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件退化成為裝飾作用。古建筑中有大量的具有獨(dú)特裝飾作用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其中最具有代表性的是斗拱和雀替。斗拱是中國(guó)古建筑所特有的建筑型式，位于木結(jié)構(gòu)梁和柱之間，具有傳導(dǎo)屋面荷載和縮短梁跨度的結(jié)構(gòu)作用。對(duì)于仿古建筑而言，由于建筑主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土，建筑荷載承載已經(jīng)全由主體柱梁承擔(dān)，斗拱已經(jīng)退化成為裝飾，不再作為結(jié)構(gòu)主要承重部件。雀替則用于額枋與檐柱相交處，可以縮短梁枋的凈跨距離，具有輔助拉結(jié)功能。類似于這些原先木結(jié)構(gòu)建筑中作為主體結(jié)構(gòu)或者輔助結(jié)構(gòu)的部件，在仿古建筑中已經(jīng)不再具有結(jié)構(gòu)作用，而僅僅作為型式仿制的需要，僅存在裝飾功能。
三、仿古建筑工程實(shí)例分析
1、南寧市觀音禪寺工程概況
位于南寧青秀山風(fēng)景區(qū)的觀音禪寺擴(kuò)建工程在原禪院的舊址上改建，擴(kuò)建后更名為萬(wàn)壽觀音寺，占地面積約15畝，是原有面積的三倍。寺院內(nèi)有大雄寶殿、藥師殿、觀音閣、臥佛殿、法物流通處、素菜館等布置，整體仿唐宋建筑風(fēng)格。
觀音禪寺在寺廟布局上充分體現(xiàn)了寺廟建筑格局上很深的陰陽(yáng)宇宙觀和崇尚對(duì)稱、秩序、穩(wěn)定的審美心理。觀音寺融合了中國(guó)特有的祭祀祖宗、天地的功能，以平面方形、南北中軸線布局、對(duì)稱穩(wěn)重且整飭嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕ㄖL(fēng)格。觀音禪寺主要的基本建筑，主要為兩組建筑：前門和天王殿為一組，合稱前殿，大雄寶殿為一組，為佛寺主體建筑。庭院布局是典型的四合院結(jié)構(gòu)，在閉型較強(qiáng)的建筑空間中，寬大的庭院，使用中靈活多變?cè)O(shè)計(jì)理念，適應(yīng)性很強(qiáng)。
觀音禪寺以大雄寶殿為中軸線，左右對(duì)稱。觀音塔的位置位于全寺中心且獨(dú)立。觀音塔底座正四邊形，底部為小池，整個(gè)塔浮于水面，造型精美。塔腹上面這四角飛檐，頂覆圓盤上下兩層，宛若傘蓋，既蔭被四佛，又美觀大方。大雄寶殿分為上下兩層，下層為臥姿態(tài)如來(lái)佛祖，上層為五方如來(lái)，大殿兩側(cè)的墻壁上大面積的斑斕色彩墻繪佛教壁畫“五百羅漢演教圖”。殿前且有左右并立不太大的實(shí)心的雙塔點(diǎn)綴。中國(guó)古代寺廟建筑重視色彩表現(xiàn)，屋不呈材，墻不露形。整個(gè)觀音禪寺寺廟建筑以瓦紅色為主，屋頂有金色點(diǎn)綴，色彩鮮艷明麗。
2、大雄寶殿結(jié)構(gòu)體系
大雄寶殿位為鋼筋混凝土仿木結(jié)構(gòu)仿唐建筑，其建筑主體結(jié)構(gòu)體系采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土仿木框架結(jié)構(gòu)，屋面構(gòu)架體系采用步架和舉架復(fù)合的結(jié)構(gòu)處理方法，屋面荷載通過(guò)屋面板傳給屋面檁條梁，由梁架逐層往下傳遞，最終傳給框架柱。由于這樣的結(jié)構(gòu)傳遞體系與一般的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑存在明顯的不同，因此進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，除了進(jìn)行建模計(jì)算外，還要使進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，驗(yàn)證配筋梁是否滿足結(jié)構(gòu)承重要求。由于殿內(nèi)相臨柱子之間的跨度較大，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)采用了轉(zhuǎn)換梁系，采用復(fù)合梁系共同支撐其上的柱子和屋面梁架體系，最終達(dá)到仿古建筑主體結(jié)構(gòu)與裝飾性結(jié)構(gòu)的完美協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
3、仿古建筑群屋面板的設(shè)計(jì)
在整個(gè)觀音禪寺的建筑群中，部分只有一層的仿古建筑，其結(jié)構(gòu)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，但是又需要采用仿古建筑的屋面設(shè)計(jì)，因此為其設(shè)置了獨(dú)特的木結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)結(jié)合的單層仿古建筑結(jié)構(gòu)。本方案中大膽提出了木結(jié)構(gòu)屋面設(shè)計(jì)，由望板和椽組成木基層，既保留了仿古建筑的屋面板截面形式，也能滿足單向受力要求。由于板肋之間的距離很近、肋高較小，而且不同的屋頂造型復(fù)雜多樣，考慮到屋面板的舉折模板鋪設(shè)難以控制，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用控制板底標(biāo)高來(lái)控制高程。在屋面施工時(shí)，采用預(yù)制椽子在現(xiàn)澆混凝土板的方式進(jìn)行施工方案設(shè)計(jì)。為控制施工過(guò)程中的部件受力不超限，需按照施工堆疊前和堆疊后不同受力狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)度、抗裂和撓度的驗(yàn)算。
4、仿古建筑群斗拱設(shè)計(jì)
在大部分主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土的仿古建筑中，斗拱和雀替是作為純裝飾構(gòu)件，不考慮其受力，與主體結(jié)構(gòu)分別澆筑成型。屋檐荷載通過(guò)斗拱上方的現(xiàn)澆混凝土桃尖梁、斗拱中間的現(xiàn)澆混凝土剪力墻傳給剪力墻下方的額枋斗和拱，裝飾性斗拱必須在桃尖梁施工前安裝就位。雀替采用鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件，通過(guò)主體結(jié)構(gòu)澆筑時(shí)留設(shè)的預(yù)埋件與額枋和檐柱焊接連接。采用這樣的建筑結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)型式簡(jiǎn)單，細(xì)部只需要經(jīng)過(guò)油漆彩繪處理，就能使整個(gè)建筑物外觀渾然一體，完全達(dá)到木結(jié)構(gòu)的藝術(shù)效果。
但是在本方案中，選用了裝飾性構(gòu)件和受力構(gòu)件結(jié)合的設(shè)計(jì)及施工方式。雀替采用鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件通過(guò)預(yù)埋件焊接連接。而斗拱系統(tǒng)全部采用現(xiàn)澆斗拱，斗拱在結(jié)構(gòu)中實(shí)際為受力構(gòu)件。采用斗拱作為受力體系，既實(shí)現(xiàn)了對(duì)出檐的處理，也減少的撩檐檁的斷面高度。在角科斗拱的老角梁處理上，設(shè)置了暗梁，與斗拱寬度一致，這樣不僅僅實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)梁的出挑，也控制了受力均衡，加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性。
四、結(jié)束語(yǔ)
中國(guó)古代木結(jié)構(gòu)建筑有著獨(dú)特的結(jié)構(gòu)方法和布置規(guī)模，在進(jìn)行仿古建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)取長(zhǎng)補(bǔ)短，采用鋼筋混凝土的主體結(jié)構(gòu)，同時(shí)吸收傳統(tǒng)中國(guó)古建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的精髓，不僅僅在建筑外部造型設(shè)計(jì)和局部裝飾設(shè)計(jì)中達(dá)到仿古的效果，更需要在掌握設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)積累對(duì)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行合理的調(diào)整，才能提高仿古建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。
